DE10130637A1

DE10130637A1 - Underride protection for buses and trucks has energy-dissipating concertina bumper, overhanging support and crosswise reinforced vehicle frame to deform plastically on impact with car

Info

Publication number: DE10130637A1
Application number: DE2001130637
Authority: DE
Inventors: Guenter Albertshofer; Ulich Breitling; Kurt Koch; Andreas Kruppa; Lars Riebeck; Gerhard Rieck
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-02

Abstract

On each side of the vehicle there is an energy-dissipating underride protection (10) comprising a concertina bumper (12), overhanging support (13) and a crosswise reinforced vehicle frame (16, 18, 19). These elements can be plastically deformed in succession depending on the level of kinetic energy of a passenger car when colliding with a commercial vehicle e.g. bus or track equipped with same. The relevant rigidity between the overhanging support and frame can be changed for example by attaching the support to a frame with lower resistance moment.

Description

Die Erfindung betrifft einen Unterfahrschutz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to an underride guard according to the preamble of claim 1.

Ein Unterfahrschutz dieser Art ist aus der DE 42 34 143 A1 bzw. der EP 0 591 718 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung muss, wenn ein frontseitiger Unterfahrschutz vorgesehen ist, ein vorderer, gegabelter Längsträgerteil für die linke Fahrzeugseite und dasselbe für die rechte Fahrzeugseite, wofür ein weiterer Werkzeugsatz benötigt wird, vorgesehen sein, der mit einem Rahmenmittelteil, das wenigstens ein U-förmiger Längsträger ist, verbunden sein. An underride guard of this type is known from DE 42 34 143 A1 and EP 0 591 718 A1 known. With this device, if a front underrun protection is provided, a front, forked side member for the left side of the vehicle and the same for the right side of the vehicle, for which another tool set is required, can be provided be connected to a frame middle part, which is at least one U-shaped longitudinal member.

Ähnliches gilt für einen derartigen heckseitigen Unterfahrschutz, nur dass es hier ein nach unten gekröpfter Träger (einmal linksseitig, einmal rechtsseitig) sein muss. The same applies to such a rear underrun protection, only that there is an after must be cranked at the bottom (once on the left, once on the right).

Die genannte Ausführung ist äußerst kostenintensiv, so dass sie deshalb nicht machbar ist. The design mentioned is extremely cost-intensive, so that it is therefore not feasible.

Ein weiterer Unterfahrschutz dieser Art ist aus der DE 43 23 779 C1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist jede Fahrerhaustreppe selbst als energieabsorbierender Unterfahrschutz mit darin integrierten Tritten ausgestattet. Die Wirkung dieses Unterfahrschutzes ist abhängig von dessen Ausführung. Es ist aber zu vermuten, dass die Wirkung für die Stoßenergieabsorprtion den heutigen Anforderungen nicht mehr entspricht. Außerdem ist die genannte Vorrichtung nur für den Frontbereich eines Lastkraftwagens geeignet. Another underride guard of this type is known from DE 43 23 779 C1. At this Each driver's staircase is also equipped with an energy-absorbing underride guard integrated steps. The effect of this underride guard is dependent of its execution. But it can be assumed that the effect for the Impact energy absorption no longer meets today's requirements. In addition, the above Device only suitable for the front area of a truck.

Ein Bauelement, das für die Verwendung in einem Unterfahrschutz denkbar wäre, ist aus der DE 24 26 938 B2 bekannt. Der Patentgegenstand ist ein Rohr, das mindestens an einem Ende aufgebördelt und an beiden Enden mit Flanschen versehen ist. Bei einer zentralen Stoßkraft soll sich das Rohr "ziehharmonikaförmig" falten. Es kann sein, dass sich eine Falte bildet, aber weitere Falten werden sich wohl nicht bilden, eher wird das noch nicht gefaltete Rohr irgendwie ausweichen, sich z. B. einseitig beulen. Dies wird dann ganz sicher der Fall sein, wenn der Stoß nicht genau zentral zum Rohr erfolgt. Ein definierte Energieaufnahme ist deshalb bei dem genannten Deformationsbauelement im Crashfall nicht gegeben. A component that would be conceivable for use in an underrun protection is from DE 24 26 938 B2 known. The subject of the patent is a pipe that is attached to at least one End flared and flanged at both ends. At a central The tube is supposed to fold "accordion-shaped". There may be a wrinkle forms, but further folds will probably not form, rather that is not yet folded Dodge the pipe somehow, z. B. bulge on one side. This will definitely be the case if the impact is not exactly central to the pipe. A defined energy intake is therefore not given in the case of the aforementioned deformation component in the event of a crash.

Aus der DE 42 40 237 A1 ist ein Stauchrohr bekannt, das möglicherweise in einem Unterfahrschutz verwendbar wäre. Das Stauchrohr hat eine nach innen gerichtete Sicke in einer bestimmten Form, die eine Sollbruchstelle ist. Im Crashfall bricht das Rohr an dieser Stelle und die beiden Rohrteile, die bereits aus der Fertigung unterschiedliche Durchmesser haben, schieben sich ineinander und vernichten somit Energie. Dieses Ineinanderschieben kann im Crashfall Pkw/Pkw sinnvoll sein, im Crashfall Pkw/Lkw könnte der Pkw aber bereits den Lkw unterfahren, was meistens für den Pkw-Fahrzeugführer tödlich ist. From DE 42 40 237 A1 a compression tube is known, which may be in one Underrun protection would be usable. The upsetting pipe has an inward bead in one certain shape, which is a predetermined breaking point. In the event of a crash, the pipe breaks at this point and the two pipe parts, which already have different diameters from production, push into each other and thus destroy energy. This nesting can in Cars / cars crashes make sense, but in cars / trucks crashes the car could already be the truck drive under, which is mostly fatal for the driver of the car.

Allgemein sei hier noch erwähnt, dass die derzeitigen Vorschriften eine statische Lastaufnahme des Unterfahrschutzes verlangen. In general, it should be mentioned here that the current regulations are static Require load support of the underrun protection.

Bei dem erfindungsgemäßen Unterfahrschutz ist jedoch der Einfluss, der sich infolge der Veränderung des Unterfahrschutzes durch seine Verformung ergibt, berücksichtigt. Dadurch genügt dieser Unterfahrschutz bereits höheren Anforderungen. In the underrun protection according to the invention, however, is the influence that is due to the Changes to the underrun protection caused by its deformation, taken into account. Thereby This underride guard already meets higher requirements.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen preiswerten und geeigneten Unterfahrschutz darzustellen. The object of the invention is an inexpensive and suitable underrun protection display.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. The object is achieved by the features of claim 1.

Dadurch, dass ein energieverzehrender Unterfahrschutz aus den Elementen Faltenbeuler, Kragträger und Fahrzeugrahmen gebildet ist, wobei jedes dieser Elemente unterschiedlich aber aufeinander abgestimmt energieverzehrend ist, ist eine optimale Sicherheit bei unterschiedlichen Crashfällen und unterschiedlichen Massen der Pkws gegen Unterfahren der genannten Nutzfahrzeuge gegeben. The fact that an energy-consuming underrun protection made from the elements Faltenbeuler, Cantilever beam and vehicle frame is formed, each of these elements different but is coordinated to consume energy, it ensures optimal security different crashes and different masses of cars against underpasses given commercial vehicles.

Der Faltenbeuler ist das nachgiebigste Element des Unterfahrschutzes. Er soll sich bei einer Kraft von etwa 100 bis 200 kN verformen. Wenn in einem Crashfall nur diese Kraft auf den Unterfahrschutz einwirkt, wird nur der Faltenbeuler verformt. Ein Auswechseln des Faltenbeulers am Lkw oder Bus ist dann preiswert. The fold bulge is the most compliant element of the underrun protection. He should be with one Deform force of approximately 100 to 200 kN. If in a crash only this force is applied to the Underrun protection acts, only the fold bulge is deformed. A replacement of the Wrinkle bulge on the truck or bus is then inexpensive.

Der Faltenbeuler ist ein Stahlrohr mit rechteckigem oder rundem Querschnitt und mit vorzugsweise zwei nach innen und zwei nach außen gedrückten Sicken je Rohrumfang, wobei jedes Rohr zwei beabstandete Sickungen aufweist. Durch diese Sickungen wird erreicht, dass

- die Faltenbildung gezielt gebildet wird,
- auch bei leicht schräger Krafteinwirkung eine sichere Beulung erreicht wird,
- die Kraft für den Beginn der Verformung des Rohres reduziert wird.

The Faltenbeuler is a steel tube with a rectangular or round cross-section and preferably with two inwardly and two outwardly pressed beads per tube circumference, each tube having two spaced beads. These beads ensure that

- the formation of wrinkles is deliberately formed,
- a safe bulge is achieved even with a slightly oblique force,
- The force for the beginning of the deformation of the tube is reduced.

Der Kragträger wird erst bei höherer Krafteinwirkung, nachdem der Faltenbeuler verbeult ist, verformt. Die Verformung erfolgt dadurch, dass das Material auf der Zugseite und Druckseite des Kragträgers über die Streckgrenze gebracht wird. Auf der Druckseite staucht sich das Material und weicht im Randbereich der Grundplatte etwas aus. The cantilever beam is only applied with greater force after the wrinkle bulge is dented deformed. The deformation takes place in that the material on the tension side and pressure side the cantilever is brought over the yield strength. That compresses on the print side Material and deviates somewhat in the edge area of the base plate.

Der Kragträger besteht aus einer Grundplatte und einem größtenteils U-förmigen Oberteil, die miteinander verschweißt sind. Der Kragträger ist mit dem Rahmen verschraubt. Durch zwei Scherbolzen zwischen der Grundplatte und dem Rahmen sind die Schrauben zum Rahmen hin relativ klein dimensionierbar. Weiterhin ist durch die Scherbolzen vor allem die Größe der Grundplatte des Kragträgers auf seine Verformbarkeit hin optimierbar, was in der erfindungsgemäßen Ausführung auch erfolgt ist. The cantilever consists of a base plate and a largely U-shaped upper part, which are welded together. The cantilever is screwed to the frame. By two shear bolts between the base plate and the frame are the screws for Frame can be dimensioned relatively small. Furthermore, because of the shear bolts, Size of the base plate of the cantilever can be optimized for its deformability, which in the execution according to the invention has also taken place.

Der Rahmen wird erst bei der höchsten Krafteinwirkung verformt, dabei werden aber auch noch der Faltenbeuler und der Kragträger weiter verformt. Der Gesetzgeber schreibt derzeit eine maximale Belastbarkeit des Unterfahrschutzes von 100 kN vor, die der erfindungsgemäße Unterfahrschutz natürlich aushält. Der genannte Unterfahrschutz hat den besonderen Vorteil, dass er noch viel höhere Kräfte aufnehmen kann, als gesetzlich gefordert. Insbesondere erreicht er ein Kraftniveau, das es erlaubt, etwa die Grenze der Energieaufnahmefähigkeit von Pkw-Verformungseinrichtungen auszunutzen. The frame is only deformed when the greatest force is applied, but this also results in the fold bulge and the cantilever are further deformed. The legislator is currently writing a maximum load capacity of the underrun protection of 100 kN, which the underride protection according to the invention naturally withstands. The underride protection mentioned has the special one Advantage that it can absorb much higher forces than required by law. In particular, it reaches a level of force that allows it, such as the limit of To utilize the energy absorption capacity of car deformation equipment.

Der Rahmen, in herkömmlicher Weise gebaut, würde schon bei einer relativ geringen Belastung von etwa 100 kN (in Längsrichtung des Fahrzeuges) in Querrichtung zur Fahrzeuglängsachse ausweichen. The frame, built in a conventional manner, would be a relatively small one Load of approximately 100 kN (in the longitudinal direction of the vehicle) in the transverse direction to Dodge the vehicle's longitudinal axis.

Damit dieser Vorgang nicht erfolgt und der Rahmen Energie verzehren kann, ist der Rahmenschlussquerträger, der sonst etwa bündig mit den Rahmenlängsträgern abschließt, nach vorne gesetzt und pro Rahmenlängsträger ein Knotenblech vorgesehen, das mit dem Rahmen und dem Rahmenschlussquerträger verbunden ist und den ganzen Heckverband mehr Steifigkeit gibt. So that this process does not take place and the frame can consume energy, it is Frame end cross member, which otherwise ends approximately flush with the frame side members set at the front and a gusset plate provided for each frame side member, which is connected to the Frame and the frame end crossmember is connected and the whole rear bandage more Stiffness there.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. In the drawing, an embodiment of the invention is shown schematically.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Zusammenbau in der Seitenansicht, Fig. 1 is an assembly in a side view;

Fig. 2 einen Zusammenbau in der Ansicht II von Fig. 1, Fig. 2 shows an assembly in the view II of Fig. 1,

Fig. 3 den Faltenbeuler, Fig. 3 shows the Faltenbeuler,

Fig. 4 den Faltenbeuler in der Ansicht IV von Fig. 3, Fig. 4 shows the Faltenbeuler in the view IV of Fig. 3,

Fig. 5 die Eckversteifung zwischen Rahmenlängsträger und Rahmenschlussquerträger, Fig. 5 shows the gusset between the frame side members and end cross frame support

Fig. 6 die erste Stufe der Deformation, Fig. 6 shows the first stage of deformation,

Fig. 7 die zweite Stufe der Deformation, Fig. 7 shows the second stage of deformation,

Fig. 8 die dritte Stufe der Deformation. Fig. 8 shows the third stage of the deformation.

Die Fig. 1 zeigt den Zusammenbau des Unterfahrschutzes 10 in der Seitenansicht. Der Stoßfänger 11 ist mit je einem Faltenbeuler 12 links und rechts des Fahrzeuglängsträgers 16 verbunden. Der Faltenbeuler 12 ist mit dem Kragträger 13, der aus einer Grundplatte 14 und einem größtenteils U-förmigen Oberteil 15 besteht und miteinander verschweißt sind, verbunden. Dies wiederum einmal links und rechts des Fahrzeuges. Fig. 1 shows the assembly of the underride guard 10 in the side view. The bumper 11 is connected to a fold bulge 12 on the left and right of the vehicle side member 16 . The fold bulge 12 is connected to the cantilever beam 13 , which consists of a base plate 14 and a largely U-shaped upper part 15 and are welded together. This once again to the left and right of the vehicle.

Der Kragträger 13 ist mit Schrauben und zwei relativ großen Scherbolzen 20, 21, die voneinander beabstandet sind und Scherkräfte aufnehmen können, mit dem Fahrzeuglängträger 16, verbunden. Durch die relativ großen Scherbolzen 20, 21 ist es möglich, die Schrauben der Verschraubung mit dem Rahmenlängsträger im Durchmesser klein zu halten und den Kragträger 13 auf den Verbiegungsvorgang hin zu optimieren. Die derzeitig gesetzliche Prüfungsvorschrift verlangt eine statische Belastung des Unterfahrschutzes. Bei dynamischer Belastung und höheren Kräften kann eine Verwindung des Kragträgers auftreten. The cantilever beam 13 is connected to the vehicle longitudinal beam 16 by screws and two relatively large shear bolts 20 , 21 , which are spaced apart and can absorb shear forces. The relatively large shear bolts 20 , 21 make it possible to keep the screws of the screw connection to the frame side member small in diameter and to optimize the cantilever member 13 for the bending process. The current statutory test regulations require a static load on the underrun protection. With dynamic loads and higher forces, the cantilever can twist.

Die Lage des Schlussquerträgers 18 zum Rahmenlängsträger 16 ist in den Fig. 2, 5 und 6 zu sehen. The position of the end cross member 18 relative to the frame side member 16 can be seen in FIGS. 2, 5 and 6.

Die Fig. 2 zeigt die Ansicht II aus der Fig. 1. Der Stoßfänger 11 geht über die ganze Fahrzeugbreite. Der Schlussquerträger 18 verbindet die beiden Rahmenlängsträger 16. Die Knotenbleche 19 bzw. Eckbleche 19 versteifen den Rahmenverband 16, 18 so, dass die Längsträger 16 auch bei höchster Belastung nicht seitwärts ausweichen können. Der Unterfahrschutz 10 muss die Belastungen aushalten, wenn die Krafteinwirkung der Anfangskraft horizontal zentrisch zum Faltenbeuler 12 wirkt. FIG. 2 shows view II from FIG. 1. The bumper 11 extends over the entire width of the vehicle. The end cross member 18 connects the two frame side members 16 . The gusset plates 19 or corner plates 19 stiffen the frame structure 16 , 18 in such a way that the side members 16 cannot move sideways even under the highest loads. The underride guard 10 has to withstand the loads when the force of the initial force acts horizontally centrally to the buckle 12 .

Die Fig. 3 zeigt den Faltenbeuler 12 in der Seitenansicht, in der Einbaulage, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Fig. 3 shows the Faltenbeuler 12 in the side view, in the installed position, as shown in FIG. 1.

Der Faltenbeuler 12 ist vorzugsweise ein Vierkantrohr, das zwei nach innen geformte Sicken 17 und zwei nach außen gerichtete Sicken 22 für eine umlaufende Sickung, also je Rohrumfang, aufweist. Es ist auch denkbar, dass alle Sicken 17, 22 nach außen geformt sind. Vorzugsweise sind zwei umlaufende Sickungen 17, 22 je Faltenbeuler 12 vorgesehen. The fold bulge 12 is preferably a square tube which has two inwardly shaped beads 17 and two outwardly facing beads 22 for a circumferential beading, that is to say for each tube circumference. It is also conceivable that all the beads 17 , 22 are shaped outwards. Two circumferential beads 17 , 22 are preferably provided for each bulge bulge 12 .

Die Fig. 4 zeigt die Ansicht IV aus der Fig. 3. FIG. 4 shows view IV from FIG. 3.

Die Fig. 5 zeigt die Eckversteifung 16, 18, 19 des rechtsseitigen Rahmenendes 16 in der Sicht V aus Fig. 2 in perspektivischer Darstellung. Das Knotenblech 19 weist einen Obergurt 19/1 und einen Untergurt 19/2 auf und ist im Biegeverfahren hergestellt. Die stumpf aneinander liegenden Kanten des Knotenbleches 19 aus dem Biegeverfahren sind miteinander verschweißt. Das Knotenblech 19 ist mit einer hohen Schraubenzahldichte (es sind nur die Durchgangsbohrungen gezeichnet) mit dem Rahmenlängsträger 16, dem Rahmenschlussquerträger 18 und dem Kragträger 13 verbunden. FIG. 5 shows the corner reinforcement 16 , 18 , 19 of the right-hand frame end 16 in the view V from FIG. 2 in a perspective view. The gusset plate 19 has an upper chord 19/1 and a lower chord 19/2 and is produced in the bending process. The abutting edges of the gusset plate 19 from the bending process are welded together. The gusset plate 19 is connected to the frame side member 16 , the frame end cross member 18 and the cantilever member 13 with a high screw density (only the through holes are shown).

Für das linksseitige Rahmenende ist die gleiche Anordnung spiegelbildlich. The same arrangement is a mirror image of the left-hand end of the frame.

Die Fig. 6 zeigt die erste Stufe der Deformation. Der Faltenbeuler 12 ist deformiert auf die Form 12/1. Der Kragträger 13 und der Rahmenlängsträger 16 sind nicht deformiert. Der Rahmen 16 weicht nicht aus, weil durch die Knotenbleche 19 der Trägerverband 16, 18 entsprechend versteift ist. Fig. 6 shows the first stage of deformation. The fold bulge 12 is deformed to the shape 12/1 . The cantilever 13 and the frame side member 16 are not deformed. The frame 16 does not deviate because the support structure 16 , 18 is stiffened accordingly by the gusset plates 19 .

Die Fig. 7 zeigt die zweite Stufe der Deformation. Der Faltenbeuler 12 wird weiter deformiert zur Form 12/2 und der Kragträger 13 wird auf die Form 13/1 deformiert. Die Verformungen sind plastisch und werden bei mittelschwerer Krafteinwirkung erreicht. Der Rahmenlängsträger 16 wird elastisch zur Form 16/1 gebogen. Fig. 7 shows the second stage of deformation. The fold bulge 12 is further deformed to form 12/2 and the cantilever 13 is deformed to form 13/1 . The deformations are plastic and are achieved with moderate force. The frame side member 16 is bent elastically to form 16/1 .

Die Fig. 8 zeigt die dritte Stufe der Deformation, die bei der Auslegungsbelastung auftritt. Hier wird der Rahmen 16 in die Form 16/2 plastisch verformt. Der Obergurt des Rahmens 16 wird gestreckt und gebogen, der Untergurt verwirft sich. Der Kragträger 13 wird in die Form 13/2 verbogen, was noch eine wesentliche Verformung gegenüber der Form 13/1, die sich bei mittelschwerer Krafteinwirkung einstellt, bedeutet. Der Faltenbeuler 12 wird völlig gestaucht zur Form 12/3. Fig. 8 shows the third stage of deformation that occurs in the design load. Here the frame 16 is plastically deformed into the shape 16/2 . The upper flange of the frame 16 is stretched and bent, the lower flange warps. The cantilever beam 13 is bent into the shape 13/2 , which still means a substantial deformation compared to the shape 13/1 , which occurs when a medium force is applied. The fold bulge 12 is completely compressed to form 12/3 .

Die Scherkraft aus dem auftretenden Biegemoment wird zum größten Teil über die Scherbolzen 20, 21 übertragen. Dadurch werden die Schrauben auch bei größter Belastung nicht überlastet. The shear force from the bending moment that occurs is largely transmitted via the shear bolts 20 , 21 . As a result, the screws are not overloaded even under the greatest load.

Claims

1. Underrun protection for lorries and buses to prevent cars from falling under the above-mentioned commercial vehicles, with a bumper and vehicle frame, characterized in that on each side of the vehicle (left, right) an energy-consuming underrun protection ( 10 ) made from the elements of a bulge ( 12 ), cantilever beam ( 13 ) and a cross-braced vehicle frame ( 16 , 18 , 19 ) is formed, the elements ( 12 , 13 , 16 ) being plastically deformable one after the other depending on the level of the kinetic energy of a passenger car in the event of a crash with one of the said commercial vehicles.

2. underride protection according to claim 1, characterized in that the fold bulge ( 12 ) is a steel tube with beads ( 17 , 22 ) preferably pressed outwards and inwards.

3. underrun protection according to claim 1, characterized in that the cantilever ( 13 ) consists of a base plate ( 14 ) and a largely U-shaped cross-section upper part ( 15 ) and base plate ( 14 ) and upper part ( 15 ) are welded together.

4. underrun protection according to claim 1, characterized in that the vehicle frame ( 16 ) in addition to the frame cross member ( 18 ) is cross-stiffened.

5. underrun protection according to claim 4, characterized in that the additional transverse reinforcement ( 19 ) are two gusset plates ( 19 ), each of which is connected to the frame cross member ( 18 ) and the vehicle frame ( 16 ).

6. underrun protection according to claim 1, characterized in that two spaced shear bolts ( 20 , 21 ) between the base plate ( 14 ) of the cantilever ( 13 ) and the frame side member ( 16 ) are arranged to accommodate a bending moment.

7. underride guard according to claim 1, characterized in that the underride guard ( 10 ) can be installed at the front and rear.

8. underrun protection according to claim 1, characterized in that when the relative rigidity between the cantilever ( 13 ) and frame ( 16 ) is changed, for example by mounting the cantilever on a frame with a lower section modulus, cantilever ( 13 ) and frame ( 16 ) are deformable almost simultaneously.